[0024]优选地，所述阴极催化层和阳极催化层采用喷涂或沉积贵金属前驱体并化学还原成纳米催化剂的方法来制得。
[0025]优选地，所述阴极催化层和阳极催化层中催化剂的载量范围均为0.05?4mg.-2
cm ο
[0026]优选地,所述催化剂为Pt黑或PtRu黑。
[0027]优选地，所述PtRu黑中Pt和Ru的原子比范围为3:1?1:1。
[0028]优选地，所述无碳膜电极组件还包括在所述阴极集流板和阳极集流板表面溅射的金层。
[0029]如上所述，本发明的无碳膜电极组件，具有以下有益效果:通过所述阴极有序纳米阵列和阳极有序纳米阵列作为催化层的载体，使催化剂利用率接近100%，而且质子、电子、反应物和产物几乎以最短的距离进行，大大提高了催化层性能；催化剂坐落在电子导体和质子导体界面处，可最有效地利用催化剂；另一方面，由于整个膜电极内是无碳存在的，这样有助于彻底解决燃料电池中的碳腐蚀问题，从而大幅度提高电池的运行稳定性和寿命。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的无碳膜电极在实施例一中呈现的结构示意图。
[0031]图2为本发明的无碳膜电极在实施例二中呈现的阴极膜电极的结构示意图。
[0032]图3为本发明的无碳膜电极在实施例二中的极化性能曲线图。
[0033]图4为本发明的无碳膜电极在实施例三中呈现的阴极膜电极的结构示意图。
[0034]图5为本发明的无碳膜电极在实施例四中呈现的阴极膜电极的结构示意图。
[0035]图6为本发明的无碳膜电极在实施例五中呈现的阴极膜电极的结构示意图。
[0036]元件标号说明
[0037]I 阴极膜电极
[0038]11阴极集流板
[0039]12阴极有序纳米阵列
[0040]13阴极催化层
[0041]2 阳极膜电极
[0042]21阳极集流板
[0043]22阳极有序纳米阵列
[0044]23阳极催化层
[0045]3 固体聚合物电介质膜
【具体实施方式】
[0046]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0047]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0048]实施例一
[0049]本发明提供一种无碳膜电极组件，所述无碳膜电极组件至少包括:阴极膜电极1、阳极膜电极2及固体聚合物电介质膜3。
[0050]其中，所述阴极膜电极I包括多孔导电的阴极集流板11、生长于所述阴极集流板11表面的阴极有序纳米阵列12、结合于所述阴极有序纳米阵列12上表面的阴极催化层13。
[0051]在应用的实例中，所述阴极集流板11为多孔导电的材料。多孔，是为了反应物、产物以及电子的传输，可作为燃料进口和产物出口 ；导电，是为了电流的输出。所述阴极集流板11为多孔钛、多孔不锈钢、氧化铝、及导电聚合物中的一种或上述至少两种的复合材料。在本实施例中，所述阴极集流板11中孔结构的孔径范围0.1?1000 μ m。例如为I μ m、
10μ m、100 μ m、或者 500 μ m 等。
[0052]所述阴极有序纳米阵列12可以采用电化学聚合法、电化学沉积法、软模板法、硬模板法、辊压法或电喷法来制备。制备形成的阴极有序纳米阵列12可以是纳米线、纳米管、纳米杯或纳米树枝，但不限于此。制备所述阴极有序纳米阵列12的材料可以是聚苯胺、聚吡咯、染料晶须或金属氧化物，但不限于此。
[0053]所述阴极催化层13可以采用喷涂或沉积贵金属前驱体并化学还原成纳米催化剂的方法制备在所述阴极有序纳米阵列12表面上。利用所述阴极有序纳米阵列12作为阴极催化层13的载体，可以有效提高阴极催化层中催化剂的利用率，降低催化剂的载量。所述阴极催化层中催化剂的载量可以在0.05?4mg.cm-2范围内。所述催化剂可以选为Pt黑或PtRu黑。若选择PtRu黑，所述PtRu黑中Pt和Ru的原子比为3:1?1:1。
[0054]需要说明的是，所述阳极膜电极2与所述阴极膜电极I的结构相似，所述阳极膜电极2至少包括多孔导电的阳极集流板21、生长于所述阳极集流板21表面的阳极有序纳米阵列22、结合于所述阳极有序纳米阵列22表面的阳极催化层23。
[0055]在应用的实例中，所述阳极集流板21为多孔导电的材料。多孔，是为了反应物、产物以及电子的传输；导电，是为了电流的输出。所述阳极集流板21为多孔钛、多孔不锈钢、氧化铝、及导电聚合物中的一种或上述至少两种的复合材料。在本实施例中，所述阳极集流板21中孔结构的孔径范围0.1?1000 μ m。例如为I μ m、10 μ m、100 μ m、或者500 μ m等。
[0056]所述阳极有序纳米阵列22可以采用电化学聚合法、电化学沉积法、软模板法、硬模板法、辊压法或电喷法来制备。制备形成的阳极有序纳米阵列22可以是纳米线、纳米管、纳米杯或纳米树枝，但不限于此。制备所述阳极有序纳米阵列22的材料可以是聚苯胺、聚吡咯、染料晶须或金属氧化物，但不限于此。
[0057]所述阳极催化层23可以采用喷涂或沉积贵金属前驱体并化学还原成纳米催化剂的方法制备在所述阳极有序纳米阵列22上。利用所述阳极有序纳米阵列22作为阳极催化层23的载体，可以有效提高阳极催化层23中催化剂的利用率，降低催化剂的载量。所述阳极催化层23中催化剂的载量范围可以在0.05?4mg.cm_2范围内。所述催化剂可以选为Pt黑或PtRu黑。若选择PtRu黑，所述PtRu黑中Pt和Ru的原子比为3:1?1:1。
[0058]还需要说明的是，本发明中的阴、阳有序纳米阵列12、22不仅是阴、阳催化层13、23的载体，还是物质和电子传递的媒介，充当着现有膜电极组件中扩散层的角色。
[0059]所述固体聚合物电解质膜3为质子交换膜，用于传递质子。所述固体聚合物电解质膜3包括第一表面(正面)以及与所述第一表面相对的第二表面(背面)；所述第一表面与阴极膜电极I结合；所述第二表面与阳极膜电极2结合，从而获得无碳膜电极组件，形成的无碳膜电极组件的结构如图1所示。
[0060]实施例二
[0061]请参阅图2，显示为本发明的无碳膜电极组件的一种实施方式的简化结构示意图，为简化起见，所述阳极膜电极与阴极膜电极的结构相同，未予以图示；所述阳极膜电极与阴极膜电极的结构之间的固体聚合物电解质膜也省略掉，仅显示阴极膜电极组件。
[0062]本实施例中，所述阴极集流板11为多孔钛板；所述纳米有序阵列12为聚吡咯纳米线有序阵列。
[0063]具体工艺步骤如下:
[0064]( I)多孔钛板的预处理:
[0065]为了提供足够多的成核位置，活化核中心，减小界面能阻力，以利于聚吡咯纳米线有序阵列的垂直生长，在多孔钛板上溅射一层金。
[0066](2)电化学聚合工艺制备聚吡咯有序纳米线阵列:
[0067]采用三电极体系，将所述多孔钛板为工作电极，钼片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。电聚合进行前先通半个小时氮气，恒电位0.8V，10?50分钟。电聚合在室温下、密闭电解槽中进行。进行电聚合工艺的电解液为磷酸缓冲溶液(PH=6.86)+0.0lM对甲苯磺酸钠+0.15M聚吡咯，其中，聚吡咯使用前蒸馏提纯。电聚合后，将工作电极从电解液中取出，用去离子水冲洗，之后保存在去离子水中待以表征。
[0068](3)阴极催化层13的制备:
[0069]采用喷涂的方式，直接将PtRu黑或Pt黑与